鐘鋒浩

(杭州長(zhǎng)川科技有限公司，江蘇杭州310030)

集成電路測(cè)試系統(tǒng)是判別集成電路好壞和性能的主要設(shè)備，在國(guó)內(nèi)測(cè)試系統(tǒng)受測(cè)試精度等方面的影響只能解決中低端產(chǎn)品的測(cè)試，而中高端產(chǎn)品測(cè)試主要依賴進(jìn)口測(cè)試設(shè)備的現(xiàn)狀下，為降低國(guó)內(nèi)企業(yè)的測(cè)試成本，縮短與國(guó)外產(chǎn)品的差距，杭州長(zhǎng)川科技有限公司在CTA8200 測(cè)試系統(tǒng)成功開(kāi)發(fā)和多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了第二代集成電路測(cè)試系統(tǒng)CTA8280，在測(cè)試精度、測(cè)試速度、并測(cè)能力等方面都有了本質(zhì)的提高，各項(xiàng)性能在國(guó)內(nèi)達(dá)到領(lǐng)先水平，可與國(guó)外中高端測(cè)試設(shè)備媲美，CTA8280 設(shè)備在2013年一經(jīng)投向市場(chǎng)就得到了用戶的廣泛認(rèn)可和高度肯定，并取得了較好的市場(chǎng)回報(bào)。

1 測(cè)試系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)和功能

1.1 測(cè)試系統(tǒng)主要特點(diǎn)

CTA8200 測(cè)試系統(tǒng)是以量產(chǎn)測(cè)試模擬類IC產(chǎn)品為主的高性能集成電路測(cè)試機(jī)，可適應(yīng)于IC的芯片測(cè)試和成品測(cè)試。主要可測(cè)試運(yùn)放等線性電路、功放類電路、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)類電路、電源管理類電路、收音機(jī)類電路等各類模擬電路和數(shù)模類電路。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：

（1）采用雙層機(jī)架，系統(tǒng)可以按用戶實(shí)際需要選擇不同模塊和數(shù)量配置，各模塊對(duì)槽位位置沒(méi)有規(guī)定，系統(tǒng)上電后能自動(dòng)識(shí)別模塊。在測(cè)試應(yīng)用中如遇到實(shí)際測(cè)試要求與測(cè)試機(jī)配置不符時(shí)會(huì)馬上報(bào)警，防止誤測(cè)和誤判。

（2）支持A、B 站乒乓測(cè)試，每站并行測(cè)試能力達(dá)到8 SITE?？勺畲笙薅壤靡延袦y(cè)試系統(tǒng)資源，由于測(cè)試速度大大提升，大部分產(chǎn)品測(cè)試時(shí)間小于分選機(jī)的換測(cè)時(shí)間，因此，用一臺(tái)測(cè)試機(jī)配兩個(gè)測(cè)試頭實(shí)現(xiàn)乒乓測(cè)試實(shí)現(xiàn)了在A 分選機(jī)換測(cè)時(shí)，B 分選機(jī)上的電路進(jìn)行測(cè)試，等到A 分選機(jī)換測(cè)完成時(shí)，B 分選機(jī)上的電路已經(jīng)測(cè)試完成，再切到A 臺(tái)分選機(jī)測(cè)試，B 分選機(jī)換測(cè)，很明顯，這種模式相當(dāng)于一臺(tái)測(cè)試機(jī)變成了2 臺(tái)測(cè)試機(jī)的功效，從而大大降低了測(cè)試成本。

（3）配有TTL 和GPIB 接口，可連接所有的探針臺(tái)和分選機(jī)。由于各廠家提供的分選機(jī)和探針臺(tái)的接口時(shí)序不同，系統(tǒng)可以通過(guò)專用接口設(shè)置界面對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，達(dá)到分選機(jī)的接口時(shí)序要求，命名保存后還可以供其他用戶程序調(diào)用。由于所有相關(guān)參數(shù)用戶都能設(shè)定，因此，連接各類分選機(jī)將變得非常方便。

（4）測(cè)試機(jī)電源由軟件控制，具有自我保護(hù)功能，對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)受損或工程師非常規(guī)作業(yè)導(dǎo)致在線配置變更和電源異常等情況系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到異常時(shí)將立即關(guān)閉系統(tǒng)電源，保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)。

（5）板載校準(zhǔn)數(shù)據(jù)確保模塊自身系統(tǒng)精度，每個(gè)源獨(dú)立AD/DA 提升了系統(tǒng)的測(cè)試速度，這兩項(xiàng)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，改變了測(cè)試系統(tǒng)模塊和配置調(diào)整時(shí)必須要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新校準(zhǔn)和校驗(yàn)的做法，由于該系統(tǒng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是放在模塊上的，當(dāng)該模塊移到另一臺(tái)測(cè)試機(jī)上時(shí)，上電后將自動(dòng)更新PC上的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與模塊數(shù)據(jù)一致，保準(zhǔn)了該模塊的實(shí)際精度，

（6）自建用戶測(cè)試程序框架，具有用戶程序編程結(jié)構(gòu)COPY 功能，同一用戶程序可管理多個(gè)不同測(cè)試規(guī)范的產(chǎn)品測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了在不改變用戶程序源代碼和測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，完成不同規(guī)范要求的測(cè)試，對(duì)類同產(chǎn)品編程可節(jié)省大量時(shí)間。

（7） 支持ACCESS 、EXCEL 、CSV 三種數(shù)據(jù)保存格式。自帶數(shù)據(jù)分析軟件，實(shí)現(xiàn)個(gè)數(shù)據(jù)保存格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)常規(guī)分析并形成能數(shù)據(jù)分析報(bào)告。

1.2 測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)由不同的電源模塊和信號(hào)模塊組成，可以根據(jù)用戶產(chǎn)品測(cè)試的實(shí)際需要選擇合適的模塊和數(shù)量，各模塊在機(jī)架內(nèi)插入槽位不受限制，插入后軟件自動(dòng)識(shí)別并加以控制。開(kāi)機(jī)后可以通過(guò)軟件查看系統(tǒng)的實(shí)際配置情況，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊組成如圖1 所示。

圖1 中各模塊可以自由組合，其中PVI、DVI、QVI、OVI 等VI 源具有不同的電壓和電流范圍，可根據(jù)實(shí)際需求選擇配置不同的種類和數(shù)量；HVI 最高電壓達(dá)到1000V 主要用于高壓參數(shù)測(cè)試；TMU 主要用于時(shí)間參數(shù)的測(cè)量，測(cè)量精度達(dá)到皮秒（ps）級(jí)水平；ACSM 模塊主要用于交流信號(hào)測(cè)量，能產(chǎn)生任意波形；TRM 是芯片測(cè)試專用修調(diào)模塊；DIO 主要用于數(shù)字功能測(cè)試；LCR 模塊主要用于電感、電容、電阻的測(cè)試。由于系統(tǒng)中具有各種專用測(cè)試模塊，因此對(duì)極大多數(shù)的產(chǎn)品參數(shù)測(cè)試都能輕松實(shí)現(xiàn)，模塊的自由選擇和組合滿足了用戶的實(shí)際需求配置要求，降低了用戶的測(cè)試成本。

2 測(cè)試系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 電源模塊的箝位保護(hù)

測(cè)試系統(tǒng)要面向各種IC 測(cè)試，當(dāng)測(cè)試到壞電路或?qū)嶋H型號(hào)不對(duì)時(shí)，容易引起輸出信號(hào)和電源的短路，如果不加以有效的保護(hù)，將對(duì)設(shè)備的可靠性和安全性受到影響。為此對(duì)電源模塊要進(jìn)行箝位保護(hù)，當(dāng)電源用于電壓源時(shí)對(duì)輸出要有電流箝位保護(hù)，當(dāng)源用于電流源時(shí)，對(duì)輸出要有電壓箝位保護(hù)。通過(guò)這些保護(hù)，使電源的輸出即使在異常情況下也能控制在有效的范圍內(nèi)，這對(duì)測(cè)試設(shè)備和被測(cè)電路都將是一種有效的保護(hù)。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 乒乓測(cè)試功能

乒乓測(cè)試功能主要是測(cè)試系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)資源共享，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)各模塊要求有兩個(gè)輸出和測(cè)試通道切換控制系統(tǒng)，通過(guò)軟件控制，當(dāng)A 站占用測(cè)試系統(tǒng)資源時(shí)，B 站將讓出所有資源歸A站使用，反之相同，實(shí)際調(diào)用用戶程序時(shí)AB 兩站的程序可以不同，該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是通過(guò)軟件對(duì)硬件資源的有效管理和資源分配，解決系統(tǒng)資源的共享和沖突，解決兩站測(cè)試的相互干擾和對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

2.3 時(shí)間參數(shù)測(cè)試

常規(guī)模塊時(shí)間測(cè)量單元一般只能測(cè)到幾十納秒的分辨率, 這對(duì)于當(dāng)前電源管理類電路測(cè)試上升沿和下降沿時(shí)間實(shí)際值只有幾十納秒和幾納秒的參數(shù)將無(wú)能為力，TMU 模塊通過(guò)專用時(shí)間測(cè)量電路實(shí)現(xiàn)了ps 級(jí)時(shí)間參數(shù)的測(cè)試，在設(shè)計(jì)研發(fā)中解決了CABLE 線對(duì)參數(shù)測(cè)試的影響，從而有效解決了小時(shí)間參數(shù)測(cè)試難題。

2.4 小電感和電容參數(shù)測(cè)試

當(dāng)前部分IC 將專用電感和電容封裝到IC 內(nèi)部，且這些電感和電容參數(shù)都非常小，線路的分布電感和電容都比被測(cè)電感和電容大，測(cè)試的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性又將是一大難題，用常規(guī)的儀器根本測(cè)試不到實(shí)際的有效值，國(guó)內(nèi)外也幾乎沒(méi)有測(cè)試設(shè)備配有這樣的專用測(cè)試模塊，CTA8280 測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)研究成功開(kāi)發(fā)了LCR 模塊，可以測(cè)試10 μH 以下的電感和10 pF 以下的電容，實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)該類參數(shù)的測(cè)試需求。

3 測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用案例分析

3.1 乒乓測(cè)試和多SITE 測(cè)試組合

CTA8280 的V/I 源每個(gè)通道/ 組都有各自獨(dú)立的SGND，通過(guò)SGND 的合理組合，最多可以支持8 工位并行測(cè)試，由于每個(gè)模塊都設(shè)計(jì)成支持AB 兩站的測(cè)試要求，通過(guò)軟件的管理和控制實(shí)現(xiàn)了AB 站的乒乓測(cè)試。如對(duì)于4SITE 的測(cè)試結(jié)構(gòu)如圖2 所示，每個(gè)SITE 的SGND 各自獨(dú)立可以確保各IC 的測(cè)試精度，并在一定程度上改善相互之間的測(cè)試影響。

3.2 電源管理類電路測(cè)試

當(dāng)前電源管理類電路測(cè)試通常對(duì)測(cè)試精度要求非常高，很多客戶對(duì)輸出電壓精度誤差要求在2 mV 以內(nèi)，這對(duì)一般測(cè)試機(jī)是很難做到的，除了要求合理設(shè)計(jì)DUT 測(cè)試線路和外圍元器件布局，對(duì)測(cè)試機(jī)提出了更高的要求，部分小時(shí)間參數(shù)就更需要TMU 模塊（ps 級(jí)）測(cè)試解決，通過(guò)在華天和長(zhǎng)電等客戶大量電源管理類電路測(cè)試數(shù)據(jù)表明，CTA8280 完全滿足了該類參數(shù)測(cè)試要求。

圖2 4SITE 的測(cè)試結(jié)構(gòu)

3.3 電感參數(shù)測(cè)試

當(dāng)小電感封裝到IC 內(nèi)部時(shí)，必須對(duì)電感參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，該參數(shù)的測(cè)試精度直接影響產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，LCR 模塊在實(shí)際測(cè)試應(yīng)用中得到了驗(yàn)證，測(cè)試6.8 μH 電感穩(wěn)定性和誤差都在0.1 μH 內(nèi)，為提高測(cè)試精度，對(duì)CABLE 線的制作工藝，線路分布電感修正等都做了相應(yīng)的技術(shù)處理，使得該項(xiàng)參數(shù)測(cè)試達(dá)到了用戶的要求，也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

4 總 結(jié)

CTA8280 測(cè)試系統(tǒng)主要以測(cè)試模擬IC 為主，由于配置了DIO 數(shù)字測(cè)試模塊，因此，對(duì)數(shù)摸類電路也提供了有效的解決方案，TRM 實(shí)現(xiàn)了在線修調(diào)功能，使得芯片測(cè)試修調(diào)變得更加簡(jiǎn)便，在芯片測(cè)試中應(yīng)用也變得更加廣泛。大量的專用功能模塊選件使得用戶對(duì)測(cè)試系統(tǒng)配置選擇更加靈活，在國(guó)內(nèi)外推廣應(yīng)用具有廣闊的前景。